Aufgabenbeispiele von MGK Klasse 8
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Binär aus Dezimal
Beispiel:
Gib die Zahl 236 im Binärsystem an.
Zuerst versuchen wir Schritt für Schritt die Zahl 236 als Summe von 2er-Potenzen (siehe rechts) zu schreiben:
236 = 128 + 108 = 128 + 64 + 44 = 128 + 64 + 32 + 12 = 128 + 64 + 32 + 8 + 4
= 1⋅128 + 1⋅64 + 1⋅32 + 0⋅16 + 1⋅8 + 1⋅4 + 0⋅2 + 0⋅1
Somit ergibt sich die Binärdarstellung von 236 = (1110.1100)2
Dezimal aus Binär
Beispiel:
Gib die Zahl (1100.1000)2 im Dezimalsystem an.
Als Dezimalzahl
Um die (für uns normale) Dezimalzahl zu berechnen, müssen wir einfach jede Ziffer mit der zugehörigen 2er-Potenz ihrer Stelle (siehe rechts) multiplizieren. Am besten tun wir das von rechts nach links:
(1100.1000)2 = 0⋅1 + 0⋅2 + 0⋅4 + 1⋅8 + 0⋅16 + 0⋅32 + 1⋅64 + 1⋅128= 200
Somit ergibt sich die Dezimaldarstellung von (1100.1000)2 = 200
ggT mit Primfaktoren
Beispiel:
Bestimme den größten gemeinsamen Teiler von 180 und 42.
Wir erstellen zuerst die Primfaktorzerlegungen von den beiden Zahlen:
180
= 2 ⋅ 90
= 2 ⋅ 2 ⋅ 45
= 2 ⋅ 2 ⋅ 3 ⋅ 15
= 2 ⋅ 2 ⋅ 3 ⋅ 3 ⋅ 5
42
= 2 ⋅ 21
= 2 ⋅ 3 ⋅ 7
Jetzt gehen wir alle Primteiler, die in beiden Zerlegungen vorkommen, durch und stecken diese in ihrer gemeinsamen Potenz (also so oft, wie sie höchstens in beiden Zahlen vorkommen) in unsere neue Zahl:
2(die 2 kommt sowohl in 180 als auch 42 insgesamt 1 mal vor)
2 ⋅ 3(die 3 kommt sowohl in 180 als auch 42 insgesamt 1 mal vor)
Da 2 ⋅ 3 = 6 in beiden Primfaktorzerlegungen vorkommt, muss 6 auf jeden Fall ein Teiler von beiden Zahlen sein. Andererseits kann es keinen größeren gemeinsamen Teiler geben, denn sonst müsste ja in diesem größeren gemeinsamen Teiler noch ein weiterer gemeinsamer Primfaktor sein.
Unser größter gemeinsamer Teiler von 180 und 42 ist somit :
ggT(180,42) = 6
kgV mit Primfaktoren
Beispiel:
Bestimme das kleinste gemeinsame Vielfache von 36 und 30.
Wir erstellen zuerst die Primfaktorzerlegungen von den beiden Zahlen:
36
= 2 ⋅ 18
= 2 ⋅ 2 ⋅ 9
= 2 ⋅ 2 ⋅ 3 ⋅ 3
30
= 2 ⋅ 15
= 2 ⋅ 3 ⋅ 5
Jetzt gehen wir jeden Primteiler, der in einer den beiden Zerlegungen vorkommt, durch und stecken diesen in seiner maximalen Potenz (also so oft, wie er höchstens in einer Zahl vorkommt) in unsere neue Zahl:
2 ⋅ 2(die 2 kommt in 36 insgesamt 2 mal vor)
2 ⋅ 2 ⋅ 3 ⋅ 3(die 3 kommt in 36 insgesamt 2 mal vor)
2 ⋅ 2 ⋅ 3 ⋅ 3 ⋅ 5(die 5 kommt in 30 insgesamt 1 mal vor)
In 2 ⋅ 2 ⋅ 3 ⋅ 3 ⋅ 5 = 180 sind nun alle Primteiler von 36 und alle Primteiler von 30 enthalten. Also ist 180 ein Vielfaches von 36 und 30. Es muss auch das kleinste sein, denn bei einer noch kleineren Zahl würde mindestens ein Primfaktor von 36 oder 30 fehlen.
Das kleinste gemeinsame Vielfache von 36 und 30 ist somit :
kgV(36,30) = 180
ggT mit Euklid' schem Algor.
Beispiel:
Berechne mit Hilfe des Euklid'schen Algorithmus den größten gemeinsamen Teiler von 56 und 96.
Berechnung des größten gemeinsamen Teilers von 56 und 96
| =>56 | = 0⋅96 + 56 |
| =>96 | = 1⋅56 + 40 |
| =>56 | = 1⋅40 + 16 |
| =>40 | = 2⋅16 + 8 |
| =>16 | = 2⋅8 + 0 |
also gilt: ggt(56,96)=8
Binär und Hexdezimal aus Dezimal
Beispiel:
Gib die Zahl 218 sowohl im Binär- als auch im Hexdezimalsystem an.
Zuerst versuchen wir Schritt für Schritt die Zahl 218 als Summe von 2er-Potenzen (siehe rechts) zu schreiben:
218 = 128 + 90 = 128 + 64 + 26 = 128 + 64 + 16 + 10 = 128 + 64 + 16 + 8 + 2
= 1⋅128 + 1⋅64 + 0⋅32 + 1⋅16 + 1⋅8 + 0⋅4 + 1⋅2 + 0⋅1
Somit ergibt sich die Binärdarstellung von 218 = (1101.1010)2
Um die Zahl 218 als Hexadzimalzahl auszugeben, gibt es zwei Möglichkeiten:
Theoretisch könnte man 218 wieder als Summe von 16er-Potenzen zerlegen und so die Koeffizienten vor den 16er-Potenzen als Hexadezimalzahl erhalten.
Wenn man bereits die Binärzahl hat, gibt es aber einen schnelleren Weg;
Jeder 4-er-Block wird in eine Hexadezimalzahl umgewandelt und diese werden hintereinander gesetzt:
(1101)2 = 1⋅8 + 1⋅4 + 0⋅2 + 1⋅1 = 13 = (D)16
(1010)2 = 1⋅8 + 0⋅4 + 1⋅2 + 0⋅1 = 10 = (A)16
Somit ergibt sich die Hexadezimaldarstellung von (1101.1010)2 = (DA)16
alle Teiler einer Zahl
Beispiel:
Bestimme alle Teiler von 60 an:
Wir suchen alle Teiler von 60. Dabei beginnen wir mit der 1 und testen die weiteren Zahlen.
Wenn eine Zahl ein Teiler von 60 ist, teilen wir 60 durch diese Zahl und erhalten so automatisch einen weiteren Teiler. Wir erhalten so also immer Teiler-Paare mit einem größerem und einem kleineren Teiler (die multipliziert wieder 60 ergeben).
Somit genügt es, nur die kleineren Teiler zu finden, weil wir ja so die Größeren automatisch mit erhalten.
1 ist Teiler von 60, denn 60 = 1 ⋅ 60, also ist auch 60 ein Teiler.
2 ist Teiler von 60, denn 60 = 2 ⋅ 30, also ist auch 30 ein Teiler.
3 ist Teiler von 60, denn 60 = 3 ⋅ 20, also ist auch 20 ein Teiler.
4 ist Teiler von 60, denn 60 = 4 ⋅ 15, also ist auch 15 ein Teiler.
5 ist Teiler von 60, denn 60 = 5 ⋅ 12, also ist auch 12 ein Teiler.
6 ist Teiler von 60, denn 60 = 6 ⋅ 10, also ist auch 10 ein Teiler.
7 ist kein Teiler von 60, denn 60 = 7 ⋅ 8 + 4.
Jetzt können wir das Ausprobieren beenden, weil ja 8 kein kleinerer, sondern nur ein größerer Teiler sein könnte
- schließlich ist 8 ⋅ 8
= 64 > 60, aber die größeren Teiler haben wir ja bereits alle bei den kleineren mit erhalten.
Richtig sortiert ergibt sich also für die Teilermenge von 60:
1, 2, 3, 4, 5, 6, 10, 12, 15, 20, 30, 60
Teilbarkeitsregeln rückwärts
Beispiel:
Bestimme eine Ziffer, die man für das Kästchen ⬜ einsetzen kann, damit 13⬜6 sowohl durch 3 als auch durch 4 teilbar ist.
Wir schauen zuerst, welche Ziffern möglich sind, dass die Zahl durch 4 teilbar ist.
Dazu müssen wir ja nur die letzten beiden Stellen betrachten, also ⬜6.
Da an der letzten Stelle eine 6 steht, muss an der vorletzten Stelle eine ungerade Zahl (also 1, 3, 5, 7 oder 9) stehen, damit sie durch 4 teilbar ist (weil eben nur 16, 36, 56, 76, 96 durch 4 teilbar sind).
Diese verbleibenden Möglichkeiten überprüfen wir nun noch auf Teilbarkeit durch 3.
1: Dann wäre die Zahl 1316, für die Quersumme gilt dann: 1 + 3 + 1 + 6 = 11, also nicht durch 3 teilbar.
3: Dann wäre die Zahl 1336, für die Quersumme gilt dann: 1 + 3 + 3 + 6 = 13, also nicht durch 3 teilbar.
5: Dann wäre die Zahl 1356, für die Quersumme gilt dann: 1 + 3 + 5 + 6 = 15, also durch 3 teilbar.
7: Dann wäre die Zahl 1376, für die Quersumme gilt dann: 1 + 3 + 7 + 6 = 17, also nicht durch 3 teilbar.
9: Dann wäre die Zahl 1396, für die Quersumme gilt dann: 1 + 3 + 9 + 6 = 19, also nicht durch 3 teilbar.
Die einzige mögliche Ziffer ist also 5.
Summe von Primzahlen
Beispiel:
Schreibe 22 als Summe von zwei Primzahlen:
Wir testen der Reihe nach alle Primzahlen, ob sie mit einer weiteren Primzahl die Summe von 22 bilden:
2 + 20 = 22, dabei ist 20 aber keine Primzahl
3 + 19 = 22, dabei ist 19 auch eine Primzahl
3 und 19 wären also zwei Primzahlen mit 3 + 19 = 22
Primfaktorzerlegung
Beispiel:
Bestimme die Primfaktorzerlegung von 55 :
Wir testen der Reihe nach alle Primzahlen, ob sie Teiler von 55 sind und zerlegen dann immer die Zahl in die Primzahl und den anderen Faktor:
55
= 5 ⋅ 11
